Un implant de cornée à base de collagène de peau de porc restaure la vision

La cécité cornéenne affectant environ 12,7 millions de personnes dans le monde, de nouvelles approches thérapeutiques sont nécessaires. Dans cette interview, nous parlons aux professeurs Neil Lagali et Mehrdad Rafat de leurs dernières recherches, qui ont détaillé un tissu cornéen bio-ingénierie pour la restauration de la vision peu invasive dans le kératocône avancé dans deux cohortes cliniques.

Pouvez-vous vous présenter, nous parler de votre parcours scientifique et de ce qui a inspiré vos dernières recherches ?

Neil Lagali : J’ai une formation d’ingénieur en physique et en optique, mais depuis 20 ans, j’effectue des recherches axées sur les maladies cornéennes. Je suis actuellement professeur d’ophtalmologie expérimentale à l’université de Linköping en Suède.

Cette recherche a été inspirée par le désir de s’attaquer au lourd fardeau de la cécité cornéenne mondiale et aux inégalités existantes dans l’accès aux soins de la vue. Cela est devenu encore plus urgent avec l’adoption par les Nations Unies en 2019 d’une résolution nous engageant à atteindre 1,1 milliard de personnes malvoyantes qui n’ont pas accès aux soins oculaires d’ici 2030 dans le cadre des objectifs de développement durable.

Mehrdad Rafat : Je suis ingénieur biomédical de formation avec un doctorat. en génie chimique et biologique de l’Université d’Ottawa, Canada. J’ai plus de 20 ans d’expérience dans les biomatériaux et l’ingénierie tissulaire. Le besoin non satisfait d’implants cornéens pour traiter la cécité cornéenne m’a inspiré à entreprendre ce travail de recherche et développement pour aider les gens à voir ou à mieux voir.

La cécité cornéenne touche environ 12,7 millions de personnes dans le monde. Quelles sont les options de traitement actuelles et leurs défis associés ?

La greffe de cornée est actuellement l’option de traitement de référence pour la cécité cornéenne. Lorsque les greffes de cornée échouent, des prothèses peuvent être utilisées dans les cas les plus graves, mais ces cas sont relativement rares. Pour la grande majorité des cas de cécité cornéenne, la transplantation est la seule option pour retrouver la vision.

Cependant, une seule cornée est disponible pour 70 nécessaires, et plus de la moitié de la population mondiale n’a pas accès aux cornées de donneurs. Même si une cornée de donneur est disponible, l’infrastructure nécessaire pour l’obtenir, la stocker et la distribuer est importante. Il doit être testé pour les maladies et les virus, ce qui est également coûteux. Enfin, après la greffe, il existe toujours un risque de rejet du tissu du donneur, ce qui signifie que des médicaments immunosuppresseurs doivent être administrés aux patients pendant au moins un an après la greffe.

La cornée se compose principalement de la protéine collagène. Comment la cornée issue de la bio-ingénierie a-t-elle été créée et quels avantages présente-t-elle par rapport aux cornées données ?

Nous voulions également utiliser du collagène pour créer une cornée issue de la bio-ingénierie, pour imiter la cornée naturelle. Parce qu’il n’y a pas de source abondante et peu coûteuse de collagène humain, nous avons choisi d’utiliser du collagène provenant de peau de porc. Ce collagène est abondant, peu coûteux, hautement purifié et déjà utilisé dans des produits médicaux approuvés par la FDA. En bref, le collagène purifié est réhydraté et réticulé avec un agent de réticulation chimique non toxique qui est soluble dans l’eau et se lave de l’implant. Son seul effet est de lier les fibres de collagène pour renforcer l’implant. Ensuite, dans une deuxième étape, l’implant, auquel une petite quantité de riboflavine (vitamine B2) a été ajoutée, est exposé à la lumière UVA, qui lie photochimiquement les fibres de collagène pour produire un implant robuste, qui est un hydrogel contenant près de 88 % l’eau.

L’avantage de la cornée issue de la bio-ingénierie est qu’elle ne contient pas d’impuretés, de cellules humaines ou de matériel cellulaire ; par conséquent, il présente un risque de rejet beaucoup plus faible que les cornées données. Il peut également être personnalisé en fonction de la taille, de l’épaisseur et de la forme du destinataire. Il est emballé et stérile, peut être expédié partout dans le monde à température ambiante et peut être conservé jusqu’à deux ans avant d’être utilisé dans un réfrigérateur standard.

Le tissu du donneur doit être obtenu et transplanté dans les deux semaines et nécessite des banques oculaires spécialisées et des médicaments pour maintenir le tissu viable, ce qui représente un coût élevé et des besoins en infrastructure, qui ne sont malheureusement pas disponibles dans de nombreux pays en développement. Enfin, les cornées données sont très rares, alors que l’implant bio-ingénierie peut, en théorie, être produit en masse.

Vous avez également développé une nouvelle méthode de traitement du kératocône. Pourriez-vous nous parler de cette maladie, de votre nouvelle méthode et des avantages qu’elle présente ?

Le kératocône est une maladie évolutive commençant dans l’enfance et progressant au cours de l’adolescence. Cela implique une dégradation progressive du collagène dans la cornée, l’amenant à s’affaiblir, à s’amincir et à perdre sa forme et sa capacité à concentrer la lumière. La vision se détériore progressivement. La cause du kératocône est inconnue dans la plupart des cas et il n’existe aucun moyen de l’empêcher.

S’il n’est pas détecté et traité tôt, il progressera jusqu’à un point où une déficience visuelle grave et la cécité se produiront, et seule une greffe de cornée pourra restaurer la vision. C’est une maladie courante; cependant, sa prévalence varie d’environ 0,1 % de la population aux États-Unis à 2 à 3 % de la population au Moyen-Orient, en Asie et en Australie. Cela signifie que dans un pays comme l’Inde ou la Chine, des dizaines de millions de personnes sont atteintes de la maladie. Malheureusement, elle n’est pas détectée ou traitée tôt dans de nombreux pays, entraînant une perte de vision sévère et la cécité.

Une greffe de cornée est nécessaire pour les stades avancés du kératocône lorsque la cornée devient trop mince ou irrégulière pour des mesures préventives. Cela nécessite de retirer toute l’épaisseur de la cornée et de la remplacer par une cornée de donneur humain qui est ensuite cousue en place. Étant donné que la greffe est un tissu humain étranger contenant des cellules, le patient doit recevoir des gouttes ophtalmiques immunosuppressives pendant au moins un an et revenir plusieurs fois à la clinique pour ajuster, remplacer et retirer les sutures. Même dans ce cas, la vision n’est pas optimale et nécessite d’autres procédures réfractives correctives.

Dans les cas où la cornée est encore transparente, notre méthode conserve la propre cornée du patient, en ne faisant qu’une petite incision à l’intérieur et en insérant notre implant de bio-ingénierie. L’implant n’a pas de cellules, il ne déclenche donc pas de réponse immunitaire et seule une cure de 8 semaines de gouttes ophtalmiques immunosuppressives est nécessaire. Aucune suture n’est nécessaire et la procédure peut être effectuée en une seule visite à l’hôpital. La cicatrisation est très rapide et la vision s’améliore presque immédiatement. Nous avons montré que cette procédure a le potentiel de donner une vision de 20/20 à des patients initialement aveugles sans utiliser de tissu de donneur. C’est aussi une procédure plus facile à réaliser que la greffe standard, ce qui, nous l’espérons, permettra son adoption dans des centres moins spécialisés.

Beaucoup de ceux qui ont besoin d’implants cornéens vivent dans des pays en développement. Dans quelle mesure était-il important pour vous de tenir compte de l’économie lors du développement de cet implant ?

L’économie était une considération majeure lorsque nous avons utilisé du collagène dérivé de la peau de porc comme sous-produit de l’industrie alimentaire. Cela garantit une source de collagène bon marché, abondante et durable qui se traduira par des implants cornéens à faible coût pouvant être produits en masse et distribués dans les endroits où le fardeau de la cécité cornéenne est le plus élevé. Nous avons également tenu compte de l’économie lors du développement de notre technique d’implantation, qui est plus simple que les méthodes de transplantation actuelles et ne nécessite pas de médicaments importants ni de nombreuses visites de suivi à l’hôpital.

D’autres maladies oculaires, comme la cataracte, entraînent une forte incidence de cécité. Est-il possible que des implants similaires puissent être utilisés pour traiter d’autres maladies oculaires ?

Nos travaux démontrent la faisabilité d’implanter un biomatériau dans l’œil et sa stabilité à plus long terme pour restaurer une fonction perdue. Bien que nous n’ayons pas testé l’approche pour d’autres maladies oculaires, le principe est maintenant démontré. Les cataractes peuvent être traitées avec des implants artificiels existants ; le défi consiste à rendre la procédure plus disponible à l’échelle mondiale et à moindre coût. La disponibilité et le coût étaient des exigences clés qui nous ont amenés à développer le tissu cornéen bio-ingénierie et la méthode d’implantation que nous rapportons maintenant.

Comment prévoyez-vous que les biomatériaux influenceront les soins de santé et la médecine à l’avenir ?

Les biomatériaux peuvent potentiellement restaurer la fonction perdue par le remplacement ou la régénération partielle ou totale des tissus dans le corps. Ils peuvent être combinés avec des cellules ou des médicaments pour obtenir des effets thérapeutiques maximaux. En plus de fournir une grande quantité de tissus bien définis pour la transplantation sans avoir besoin de tissu de donneur, nous prévoyons également que les biomatériaux feront partie de l’arsenal dans le traitement des maladies à l’avenir lorsqu’ils seront combinés avec des connaissances médicales, des techniques et des substances thérapeutiques appropriées. Nous entrons dans une phase de recherche accélérée où de nombreuses équipes dans le monde font des percées dans la réparation des tissus et des organes à l’aide de biomatériaux. Nous nous attendons à ce que l’utilisation des biomatériaux en médecine continue de croître.

Quelle est la prochaine étape pour vous et votre recherche ?

Nous prévoyons de mener des essais cliniques randomisés avec un plus grand nombre de patients. Nous travaillons donc à obtenir des fonds pour cela. Une fois que nous pourrons démontrer que cela fonctionne dans un essai randomisé, nous demanderons l’autorisation de commercialiser l’implant issu de la bio-ingénierie en tant que produit. En attendant, nous effectuons des recherches fondamentales et cliniques pour étendre l’application du matériau à d’autres affections oculaires.

Où les lecteurs peuvent-ils trouver plus d’informations ?

À propos de Neil Lagali

Neil Lagali est actuellement professeur d’ophtalmologie expérimentale à l’Université de Linköping, spécialisé dans la cornée et les maladies de la surface oculaire. Le laboratoire Lagali effectue des recherches scientifiques fondamentales sur la culture cellulaire et la biologie moléculaire et évalue de nouveaux biomatériaux, dispositifs biomédicaux et substances expérimentales dans des modèles existants et nouveaux de maladies oculaires. En étroite collaboration avec des ophtalmologistes, son équipe réalise également des études cliniques axées sur l’imagerie biomédicale, les mécanismes des maladies oculaires et le développement de nouvelles thérapies chirurgicales pour les maladies oculaires. Sa formation formelle est en ingénierie, physique, optique et photonique, après quoi il a travaillé dans l’industrie des télécommunications par fibre optique au Canada et aux États-Unis. Au cours des 20 dernières années, il a travaillé dans le domaine de la recherche biomédicale et de l’ophtalmologie en particulier. Il a dirigé de grands consortiums et réseaux de recherche financés par l’UE (www.arrestblindness.eu, www.aniridia-net.eu), détient de nombreux brevets et a publié plus de 100 articles dans le domaine de la recherche sur la cornée. Il est actuellement rédacteur en chef adjoint des revues Scientific Reports et The Ocular Surface.

À propos de Mehrdad Rafat

Mehrdad Rafat est actuellement professeur agrégé adjoint de génie tissulaire au département de génie biomédical de l’université de Linköping en Suède et cofondateur et PDG de Linkocare Life Sciences AB, la start-up qui a fabriqué les cornées issues de la bio-ingénierie utilisées dans l’actuel étude, et NaturaLens AB, une nouvelle start-up mandatée pour développer des lentilles de contact naturelles pour le traitement de la myopie chez les patients atteints de sécheresse oculaire en collaboration avec l’Institut européen d’innovation et de technologie (EIT-Health).

Il est un entrepreneur expérimenté avec une expérience démontrée de travail dans l’enseignement supérieur, les agences gouvernementales et l’industrie au Canada, aux États-Unis et en Suède. Compétences en biomatériaux, en génie tissulaire et en dispositifs médicaux ophtalmiques avec une solide formation avec un doctorat. diplôme en chimieGénie médical et biologique de l’Université d’Ottawa, Canada, et des bourses postdoctorales à Santé Canada et à l’Institut de recherche en santé d’Ottawa. J’ai fondé des entreprises dérivées prospères dans le domaine des sciences de la vie à partir de mes recherches universitaires, notamment LinkoCare et NaturaLens AB.